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Il metallo, con il suo aspetto lustro e le proprietà duttili, occupa una posizione insostituibile nei campi dell'artigianato e della gioielleria. Alimentati dalla tecnologia moderna, i materiali metallici stanno diventando gradualmente il focus della ricerca e dell'applicazione nella tecnologia di taglio laser. Macchine per il taglio laser consentono una precisione e un'efficienza senza precedenti nel trattamento di vari metalli, sbloccando nuove possibilità. Questo articolo approfondisce gli effetti della tecnologia di taglio laser sui metalli comuni e sottolinea le considerazioni sulla sicurezza durante l'uso.
Principi del Taglio Laser per Materiali Metallici
I principi di base dietro al taglio laser dei materiali metallici coinvolgono intricate interazioni tra metallo e luce. Quando un raggio laser di 1064nm irradia la superficie metallica, mostra una serie di caratteristiche notevoli in risposta all'interazione con le onde luminose.
Inizialmente, i metalli hanno un basso tasso di assorbimento dell'0,5% al 10% per questa lunghezza d'onda, consentendo al laser di penetrare nel materiale senza causare danni superficiali. Tuttavia, quando il raggio laser si concentra sulla superficie metallica, formando un punto con alta densità di potenza, la superficie genera rapidamente energia termica. Questo processo avviene in microsecondi, innescando una reazione istantanea del metallo.
I metalli in uno stato fuso durante questo processo mostrano un aumento significativo del tasso di assorbimento, fino al 60% - 80%. Questo cambiamento improvviso porta alla fusione della superficie metallica, formando uno stato liquido. Nel taglio laser, il raggio laser ad alta densità scandisce la superficie metallica, riscaldando rapidamente il materiale a temperature comprese tra diverse migliaia e oltre diecimila gradi Celsius. Il calore intenso fa fondere o vaporizzare il materiale metallico, creando una zona fusa o vaporizzata.
Per ottenere un taglio preciso, viene introdotto gas ad alta pressione nell'area interessata dal laser. Il ruolo di questi gas è quello di espellere le sostanze metalliche fuse o vaporizzate dal taglio. La forza di flusso di questi gas ad alta pressione aiuta a rimuovere i residui di metallo fuso e a soffiare rapidamente via le sostanze vaporizzate, ottenendo un taglio pulito e preciso. La tecnologia di taglio laser, con la sua elevata capacità di controllo e le caratteristiche di riscaldamento rapido, trova ampie applicazioni nel campo della lavorazione dei metalli, aprendo nuove possibilità per l'industria manifatturiera.
7 Metalli Comuni che le Macchine per il Taglio Laser Possono Lavorare
La tecnologia di taglio laser è ampiamente applicata per lavorare sia materiali metallici che non metallici, riducendo i tempi di lavorazione, abbassando i costi e migliorando la qualità dei pezzi lavorati. La sezione seguente analizza gli effetti del taglio laser su diversi metalli comuni.
Acciaio al Carbonio
I moderni sistemi di taglio laser possono tagliare lastre di acciaio al carbonio con uno spessore fino a 20 mm o anche più spesso. Le macchine per il taglio laser assistite da ossigeno possono controllare le cuciture di taglio a una larghezza soddisfacente, ottenendo cuciture larghe circa 0,01 mm per lastre sottili.
Acciaio Inossidabile
Le macchine per il taglio laser a fibra servono come strumenti efficaci per l'industria manifatturiera. Controllando rigorosamente l'input di calore durante il processo di taglio laser, è possibile ridurre al minimo la zona termicamente influenzata , preservando l'eccellente resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile.
Titanio e Leghe di Titanio
Il titanio puro si accoppia efficientemente con i fasci laser focalizzati, aiutando nel taglio rapido quando si utilizza l'ossigeno come gas ausiliario. Tuttavia, l'uso dell'aria come gas ausiliario è più sicuro per prevenire l'ossidazione sui bordi tagliati.
Alluminio e Leghe di Alluminio
Il taglio dell'alluminio coinvolge un processo di fusione, con il gas ausiliario utilizzato principalmente per soffiare via i prodotti fusi dall'area di taglio. Generalmente si può ottenere una buona qualità della superficie di taglio. Per alcune leghe di alluminio, sono necessarie precauzioni per evitare la formazione di microfessure intergranulari sulla superficie di taglio.
Rame e Leghe di Rame
Il rame puro non può essere tagliato con un fascio laser CO2 a causa della sua alta riflettività. Sono richieste macchine per il taglio laser a fibra con capacità anti-riflessione specifiche. Il ottone (lega di rame) può essere tagliato con macchine per il taglio laser ad alta potenza, utilizzando aria o ossigeno come gas ausiliario per tagliare lastre sottili.
Leghe di Nichel
La maggior parte delle leghe di nichel può subire un taglio per ossidazione-fusione. Esse presentano eccellenti proprietà meccaniche, fisiche e chimiche, trovando ampie applicazioni nello sviluppo dell'energia, nell'industria chimica, nell'elettronica, nella navigazione, nell'aviazione e nell'aerospaziale.
Acciaio Legato
La maggior parte degli acciai strutturali legati e degli acciai per utensili legati può ottenere una buona qualità del bordo di taglio con il taglio laser. Anche i materiali ad alta resistenza possono produrre bordi tagliati dritti e privi di scorie se i parametri del processo sono ben controllati. Tuttavia, gli acciai per utensili ad alta velocità contenenti tungsteno e gli acciai da lavoro a caldo possono subire fusione e scorrimento durante il taglio laser.
Con lo sviluppo rapido dell'industria del laser, le tecnologie e i prodotti correlati stanno diventando sempre più maturi. Nel campo delle macchine per il taglio laser, le macchine per il taglio laser a fibra, con i loro bassi costi di manutenzione e l'alta qualità di taglio, offrono una maggiore economicità rispetto alle macchine per il taglio laser YAG e CO2. Stanno guadagnando sempre più quota di mercato.
Valutare la Qualità delle Macchine per il Taglio Laser di Metalli
Nell'uso di una macchina per il taglio laser di metalli, valutare la qualità della lavorazione implica diversi punti chiave:
Superficie di Taglio Liscia, Pochi Motivi e Nessuna Frattura Fragile
Quando si taglia al laser una lastra a temperature elevate, non dovrebbero apparire tracce di materiale fuso sotto il raggio laser verticale, ma essere espulse dal retro del raggio laser. Per correggere ciò, ridurre la velocità di avanzamento alla fine del processo di taglio per eliminare la formazione di motivi.
Larghezza Ridotta della Cucitura di Taglio
In generale, la larghezza di taglio non influisce sulla qualità del taglio, tranne che nella creazione di contorni particolarmente precisi all'interno dei componenti. La larghezza di taglio determina il diametro interno minimo dei contorni e, all'aumentare dello spessore della lastra, aumenta anche la larghezza di taglio. Pertanto, per garantire una precisione elevata e costante, l'area di lavoro della macchina per il taglio laser dovrebbe rimanere costante, indipendentemente dalla larghezza di taglio.
Buona Verticalità della Cucitura di Taglio, Piccola Zona Termicamente Influenzata
La verticalità del bordo di taglio diventa cruciale quando si lavorano materiali più spessi di 18 mm. Man mano che il raggio laser si allontana dal fuoco, si disperde, causando l'espansione del taglio verso l'alto o verso il basso, a seconda della posizione del fuoco. La deviazione del bordo di taglio dalla linea verticale di alcuni millimetri porta a una minore verticalità, influenzando la qualità del taglio.
Effetti Termici sui Materiali Tagliati
Come strumento di lavorazione termica, la macchina per il taglio laser di metalli causa inevitabilmente effetti termici sui materiali, riflessi in tre aspetti:
– Zona termicamente influenzata: l'area vicino al taglio che viene riscaldata durante il taglio laser.
– Convesse e corrosione: influiscono negativamente sulla superficie del bordo di taglio, influenzando l'aspetto della macchina per il taglio laser.
– Deformazione del materiale: se il taglio provoca un rapido aumento della temperatura, può portare alla deformazione. Nella lavorazione fine, questo è cruciale, poiché i contorni e i pezzi di collegamento sono solitamente larghi solo alcuni millimetri. Controllando la potenza del laser e utilizzando brevi impulsi laser si può ridurre il riscaldamento del componente e prevenire la deformazione.
Considerazioni sulla Sicurezza nell'Uso delle Macchine per il Taglio Laser di Metalli
Nel mondo contemporaneo della produzione industriale, le macchine per il taglio laser di metalli stanno diventando gradualmente comuni. Con i loro vantaggi di elevata efficienza, flessibilità e bassa inquinamento, trovano ampie applicazioni in diversi settori, specialmente nella lavorazione dei materiali metallici, apportando maggiori benefici a numerosi produttori di lavorazione dei metalli. Tuttavia, gli utenti possono incontrare problemi di sicurezza durante il funzionamento delle macchine per il taglio laser di metalli, alcuni dovuti a un'operazione impropria e altri a una conoscenza insufficiente della macchina stessa. Questi problemi comportano rischi significativi, sottolineando l'importanza della prevenzione precoce. Esploriamo come gli utenti possono proteggere la propria sicurezza nell'uso delle macchine per il taglio laser di metalli.
I Dieci Principali Punti di Sicurezza per l'Operatività delle Macchine per il Taglio Laser di Metalli:
Formazione degli Operatori
Gli operatori devono ricevere formazione per familiarizzare con la struttura e le prestazioni dell'attrezzatura, acquisendo conoscenze sul sistema operativo.
Movimentazione dei Materiali
Evitare di elaborare materiali che possono potenzialmente produrre fumo e vapori prima della esplicita irradiazione laser o del riscaldamento per prevenire potenziali pericoli.
Supervisione Costante
Gli operatori non devono lasciare la macchina incustodita durante l'avvio. Se necessario, interrompere la macchina o spegnere l'interruttore di alimentazione.
Conformità agli Standard di Sicurezza
Attenersi agli standard di prestazioni di sicurezza universali delle macchine per il taglio. Avviare il laser secondo la procedura di avvio del laser specificata.
Prevenzione degli Incendi
Posizionare estintori in posizioni facilmente accessibili. Quando non è in funzione, chiudere il laser o il diaframma. Evitare di posizionare materiali combustibili come carta, tessuto o altri materiali infiammabili vicino al raggio laser non protetto.
Precauzioni per la Lavorazione dei Materiali
Evitare di elaborare materiali che possono potenzialmente produrre fumo e vapori prima della esplicita irradiazione laser o del riscaldamento per prevenire potenziali pericoli.
Immediate Response to Anomalies
Se durante la lavorazione vengono rilevate anomalie, spegnere immediatamente la macchina e correggere il guasto o segnalare prontamente al supervisore.
Attrezzatura di Protezione Personale
Indossare l'attrezzatura di protezione occupazionale secondo necessità e indossare occhiali di sicurezza laser compatibili vicino al raggio laser.
Precauzioni per la Movimentazione dei Cilindri
Quando si utilizzano bombole di gas, evitare di danneggiare il filo di saldatura per prevenire incidenti di perdite. L'uso e il trasporto delle bombole devono essere conformi alle normative sulle bombole. Vietare alle bombole di gas esplosivo l'esposizione alla luce solare o alle fonti di calore. Quando si apre la valvola della bottiglia, l'operatore deve stare accanto alla bocca della bottiglia.
Sicurezza della Manutenzione
Attenersi alle normative di sicurezza ad alta pressione durante la manutenzione. Secondo gli standard e le procedure, le macchine per il taglio laser di metalli dovrebbero essere sottoposte a manutenzione ogni 40 ore di funzionamento o settimanalmente e a una manutenzione principale ogni 1000 ore di funzionamento o ogni sei mesi. Dopo aver acceso l'interruttore di alimentazione della macchina, aprire manualmente a bassa velocità nelle direzioni X e Y e verificare la presenza di anomalie.
Conclusione
Nell'attuale ondata di produzione industriale, le macchine per il taglio laser di metalli, come tecnologia prospettica, forniscono convenienza ed efficienza nella produzione in diversi settori. Tuttavia, il progresso tecnologico deve andare di pari passo con un uso sicuro. Migliorando la comprensione delle macchine per il taglio laser di metalli, operandole in modo razionale e tenendo presente i punti di sicurezza, possiamo esplorare meglio il potenziale di questa tecnologia e guidare il progresso nell'industria manifatturiera. In futuro, con lo sviluppo continuo della tecnologia laser, le macchine per il taglio laser di metalli giocheranno senza dubbio un ruolo sempre più importante nell'innovazione e nella produzione, iniettando nuovo slancio nello sviluppo di varie industrie.
